二氧化铈-二氧化锆氧化铝的制备及其负载钯三效催化剂的催化性能

CeO2-ZrO2-Al2O3的制备及其负载钯三效催化剂的催化性能

摘要：采用共沉淀法制备了一系列不同Al2O3含量的CeO2-ZrO2-Al2O3(CZA) 氧化物,并用X 射线衍射、激光拉曼光谱和N2吸附-脱附等手段进行了表征. 以CZA 为载体, 采用浸渍法制得钯基催化剂. 结果表明, 当Al2O3含量为80%时, 新鲜CZA 样品中出现γ-Al2O3相. 经600 ºC 焙烧后, Al2O3在CZA 样品中的溶域值略小于80%. 经1 000 ºC 老化后, CZA 样品中Al2O3含量为60%时, 才开始出现微弱γ-Al2O3相, 而其他氧化物物相结构稳定. 添加Al2O3后材料比表面积和储氧量明显增大. 随着Al2O3含量的增加,
CZA 样品的储氧量由336.2 增至486.2 μmol/g, 表现出良好的抗高温老化性能. 当Al2O3含量为40% 时, 新鲜催化剂对C3H8的起燃温度和完全转化温度分别为238 和292 ºC, 同时具有良好的温度特性和较宽的空燃比窗口.
关键词：氧化铈; 氧化锆; 氧化铝; 共沉淀; 复合氧化物; 钯; 三效催化剂

CeO2-ZrO2 氧化物在三效催化剂中逐渐得以广泛使用, 但铈锆固溶体在高温下织构的稳定性较差, 比表面积较小，此外,CeO2-ZrO2 储氧材料在较高温度下易游离出四方相ZrO2, 使单一的立方相转变成多相共存, 导致其织构和储氧性能下降. 三效催化剂在高温高空速下必须具有较好的热稳定性. 因此, 制备出热稳定性能良好的铈锆储氧材料是提高三效催化剂性能的关键。.Morikawa等[10]认为, Al2O3能在CeO2-ZrO2氧化物中形成扩散障碍层, 抑制高温条件下CeO2-ZrO2复合氧化物粒子聚集长大, 因而热稳定性增加. Kagpar等指出, 用CeO2-ZrO2与Al2O3相互改性, 可使复合氧化物兼有储氧材料和Al2O3的共同优点, 有利于体相氧 的迁移和扩散, 促进体相反应进行, 因而CeO2-ZrO2-Al2O3 材料储氧能力增加. 同时, 还可提高CeO2-ZrO2复合氧化物分散度和还原性能, 增强催化剂的热稳定性. CeO2-ZrO2-Al2O3材料用于三效催化剂, 可使烃类 、CO 和NO 的净化效率提高 。

CZA氧化物的抗老化性能明显优于铈锆氧化物, 这是因为Al2O3粒子嵌入铈锆氧化物粒子之间, 两者具有不同的界面势能, 当高温老化时, 不同的界面势能抑制晶粒的长大或烧结 。

随着Al2O3 含量的增加, 新鲜样品的储氧量逐渐由468.3 增至603.6 μmol/g, 老化样品的储氧量逐渐由336.2 增至486.2 μmol/g; 另一方面, 由于Al3+进入铈锆氧化物中引起晶格发生重排, 产生晶格畸变, 促进Ce4+↔Ce3+相互转换, 氧移动性和体相储放氧性能增强[22]. 由此可见, CZA 氧化物比铈锆氧化物的储放氧性能更稳定.

2 结论
Al2O3 的添加不仅提高了CeO2-ZrO2 样品储氧量, 还增大了样品的比表面积和孔体积, 同时其抗老化性能也明显改善. 以该系列复合氧化物负载的钯催化剂表现出良好的三效催化性能. 当载体CZA 中Al2O3 含量为40% 时, Pd/CZA 催化剂表现出最优异的催化性能. CZA 载体材料的性能直接影响相应催化剂活性、三效窗口及抗老化性。

更多相关阅读

九朋新材料纳米超细系列畅销全球超细氧化物及分散液：氧化铝、氧化钛、氧化锌、氧化锆、氧化硅、稀土氧化物、抗静电剂等

纳米防腐涂料：耐强酸强碱、耐高温、耐油、耐候、盐水，适合化工设备、海洋设备、电镀、烟囱，具有使用寿命长、使用成本低，用于旧防腐设备延寿，新防腐设备定制，上门涂装服务。     联系：搜jiupengap九朋新材料